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【对症下药】浅析框架柱加固方案的适用范围

发布日期:2019-12-22 作者: 点击:

框架结构凭借其布置灵活、实用性强的优点,而在现代建筑中有着较普遍的应用。近年来,地震的频发,严重的威胁到人们生命财产安全,致使人们意识到建筑物抗震加固的重要性,对于非常常见的框架结构来说尤为如此。


今天为大家整理的针对框架柱的加固方法,先分析结构柱的不同地震破坏形式,然后总结不同加固方法的适用范围。


我们都知道,框架结构中,墙体不承重,只起到围护与隔离的作用,柱是承重的主要构件,承担着整个结构的竖向荷载与水平力引起的附加荷载。框架柱一旦发生破坏,后果往往不堪设想,因此在抗震加固中,更应重视框架柱的抗震加固。地震中框架柱的破坏形式主要有以下几种:


弯曲破坏


弯曲破坏是地震中框架柱常见的破坏形式,主要发生在柱剪跨比较大、轴压比较小且配筋合理的情况下。这种情况受弯承载力起控制作用。


主要破坏形态为:柱顶或柱底塑性铰区水平完全裂缝密布,纵筋屈服,最终破坏时混凝土明显压碎、剥落。整个过程吸收较大的地震能量,属于延性破坏。


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剪切破坏


剪切破坏是框架柱抗震设计中要避免的破坏方式,主要发生在剪跨比较小、轴压比较大、混凝土强度或箍筋约束不足的情况。这种情况受剪承载力起控制作用,破坏时箍筋屈服,纵筋始终未屈服,达到抗剪承载力后柱承担的水平力随变形增大迅速降低。


主要破坏形态为:混凝土出现明显剪切滑移斜裂缝后迅速发生脆性剪切破坏。根据破坏形式具体又可分为剪切受压破坏、剪切受拉破坏、剪切斜拉破坏。

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弯剪破坏


弯剪破坏介于弯曲破坏和剪切破坏之间。由于多种客观条件的限制,实际设计中不能完全避免剪切破坏的发生,所以设计中应严格控制结构的变形能力。弯剪破坏的特征是:随着变形增大,柱纵筋首先屈服,柱端出现塑性铰,由于剪切斜裂缝的发展使混凝土有效抗剪面积减小,骨料咬合力降低,柱经历一段塑性变形后受剪承载力随变形的增大而减小。随着变形的继续增大,塑性铰区箍筋屈服,柱发生剪切破坏,此时受压边缘混凝土未达到极限压应变。


破坏过程主要包括纵筋屈服,混凝土保护层剥落,钢筋外露,箍筋屈服,纵筋压曲。弯剪破坏前,构件呈现比较稳定的弯曲响应,表现出一定的延性和耗能能力。


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另外,早期建成的很多钢筋混凝土柱的纵筋未贯通,设有搭接。在地震作用下,当搭接长度不足,且箍筋提供的有效约束不足时,搭接部位容易发生粘结破坏,影响柱的抗震性能。


若想提高框架柱的抗震性能,还需要从以上几种破坏机理入手,提高柱的承载能力与变形能力。目前应用较为广泛的是增大截面加固法、外粘型钢加固法和碳纤维加固法。


增大截面加固法


增大截面加固法是一种适用范围很广的加固方法,对于原有框架柱尺寸偏小或者轴压比明显偏高的构件能够起到明显的抗震加固效果。这种方法的缺点也较为明显,对原有构件的增大会导致建筑空间变小,同时影响其他构件的受力性能。


外粘型钢加固法


外粘型钢加固法利用结构胶将型钢构架与混凝土粘接在一起,共同受力外粘型钢能显著改善结构性能,对使用空间影响相对较小,但对于外露的钢构件额外的防火、防腐要求较高。


碳纤维加固


碳纤维加固法能够有效提高框架柱的轴心受压承载力、斜截面承载力与位移延性利用碳纤维布对框架柱进行加固,对原结构扰动最小,基本不增加重量同时不影响结构的外形,具有轻质高强、施工简便、抗震性能提高明显的优点。


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